RA8D2 — специализированные микроконтроллеры Renesas для графических интерфейсов и HMI

Корпорация Renesas Electronics, один из ведущих мировых производителей полупроводников, представила новые группы микроконтроллеров (MCU) — RA8M2 и RA8D2. Они построены на основе высокопроизводительного ядра Arm® Cortex®-M85 с тактовой частотой до 1 ГГц, а также дополнительного ядра Arm® Cortex®-M33 с частотой до 250 МГц.

Такая конфигурация обеспечивает эффективное разделение задач и системных функций. Это новый эталон для класса микроконтроллеров. Обеспечивается вычислительная мощность уровня промышленных процессоров на уровне 7300 CoreMark при низком энергопотреблении, сохранении высокой степени гибкости и программируемости классических MCU. Микроконтроллеры оснащаются встроенной магниторезистивной памятью (MRAM) и поддерживают двойной гигабитный Ethernet.

Новейшая серия оптимизирована для построения интерфейсов (графических) и систем коммуникации между человеком и машиной (HMI). Устройства имеют богатый спектр модулей (периферийных) и расширенные возможности обработки изображений, что позволяет позиционировать микросхемы как база для современных интеллектуальных панелей, производственных терминалов в промышленности и IoT-систем с визуальными элементами.

Архитектура и техпроцесс

Аппаратная архитектура поддерживает разделение задач между ядрами — одно обрабатывает системные функции, второе активируется при вычислительно сложных операциях. Такой подход повышает эффективность и снижает потребление энергии.

Представленные микросхемы RA8M2 и RA8D2 относятся ко 2-му поколению высокопроизводительных микрочипов серии RA8. Изготавливаются по передовому 22-нм технологическому процессу ULL (Ultra-Low Leakage):

• RA8M2 — универсальные микроконтроллеры для разнообразных задач, в частности применяются в умных очках и роботах-камерах;
• RA8D2 — изделия с расширенной графической подсистемой, рассчитанные на системы визуализации и HMI, применяются в системах беспроводной передачи питания (Tx/Rx).

Обе серии доступны в вариантах с одним или двумя ядрами, что позволяет гибко подбирать конфигурацию под конкретные требования проекта. Более 400 комбинаций позволяют инженерам Renesas быстро собирать оптимизированные и протестированные аппаратные решения с минимальными рисками и коротким временем вывода продукта на рынок.

Производительность и энергоэффективность

Микроконтроллеры используют преимущества архитектуры Arm Helium™, обеспечивающей аппаратное ускорение операций DSP и вычислений машинного обучения (ML). Это позволяет реализовывать сложные алгоритмы обработки сигналов и интеллектуальные функции анализа данных непосредственно на MCU, без обращения к внешним процессорам. Дополнительное ядро Cortex-M33 может функционировать как вспомогательный контроллер для системных задач, пока основное ядро Cortex-M85 находится в спящем режиме, что значительно снижает общее энергопотребление системы.

Интегрированная MRAM и расширенные интерфейсы

Ключевой особенностью новых устройств стала встроенная MRAM-память. В отличие от традиционной флэш-памяти, MRAM не требует циклов стирания, обеспечивает более высокую скорость записи и долговечность, а также обладает низкими утечками тока и сниженной себестоимостью. Для приложений, требующих большего объёма памяти, доступны SIP-варианты с интегрированной внешней флэш-памятью на 4 или 8 МБ в одном корпусе. Помимо этого, микроконтроллеры оснащаются двумя гигабитными Ethernet-портами и встроенным TSN-коммутатором, что делает их оптимальным решением для промышленных сетей и распределённых систем управления.

Применение и перспективы

Благодаря оптимальному симбиозу повышенного уровня производительности, энергоэффективности и развитой периферии, RA8M2 и RA8D2 идеальны в автоматизированных промышленных системах, интеллектуальных сенсорных узлах, оборудовании Интернета вещей, а также в устройствах с графическим интерфейсом пользователя.

Комментарий Renesas:
«Микроконтроллеры RA8M2 и RA8D2 дополняют новое поколение высокопроизводительных решений Renesas, разработанных для требовательных IoT- и промышленных приложений», — отметил Дэрил Ху, вице-президент подразделения маркетинга встроенных процессоров Renesas. «Новая серия обеспечивает масштабируемую платформу с поддержкой ИИ, высокой безопасностью и сниженным энергопотреблением, что позволяет клиентам быстрее разрабатывать инновационные продукты и минимизировать совокупную стоимость владения».

Расширенные возможности

Микроконтроллеры RA8D2 включают комплекс аппаратных решений, обеспечивающих высокое качество отображения и ускоренные расчеты графических данных:

• Контроллер ЖК-дисплея способен поддерживать экраны до 1280×800 пикселей, интеграция настроена как с двухполосными MIPI DSI, так и с RGB-интерфейсами (параллельными).
• Аппаратный 2D-графический движок позволяет снизит нагрузку на ЦП (центральный процессор), самостоятельно обрабатывая графические данные и осуществляя операции отрисовки на аппаратном уровне.
• Поддержка камерных интерфейсов дает возможность задействовать MCU в системах способных анализировать видео и изображение (машинное зрение) и приложениях с искусственным интеллектом. Интерфейс Camera Engine Unit (CEU) с 16-разрядной шиной поддерживает выборку, предварительную обработку и преобразование формата изображения. MIPI CSI-2 обеспечивает высокую скорость передачи данных по двум линиям (до 720 Мбит/с на линию).
• Модуль VIN способен осуществлять масштабирование (вертикальное и горизонтальное), а также заниматься преобразованием цветовых пространств (YUV ↔ RGB). Открывается возможность прямой работы с видеопотоками.
• Интерфейсы I²S и PDM позволяют подключать цифровые микрофоны, обеспечивая работу с аудио- и голосовыми потоками информации на базе ИИ.
• Встроенное графическое ПО SEGGER emWin и Microsoft GUIX, интегрированное в Renesas FSP, позволяет быстро создавать интерфейсы любой сложности.
• JPEG-декодер, оптимизированный под архитектуру Helium, обеспечивает скорость декодирования до 27 кадров/с, что особенно важно для отображения динамической графики и анимации.
• Поддержка Embedded Wizard, Envox, LVGL, SquareLine Studio (ведущие графические экосистемы) расширяет возможности визуальной разработки с аппаратным ускорением Helium.

Память, периферия и безопасность

Микроконтроллеры оснащаются 1 МБ MRAM и 2 МБ SRAM, включая 256 КБ TCM для Cortex-M85 и 128 КБ TCM для Cortex-M33. MRAM обеспечивает быструю запись, долговечность и энергоэффективность, превосходя традиционную флэш-память. Для требовательных систем предусмотрены SIP-варианты с 4 МБ или 8 МБ флэш-памяти в одном корпусе.

Аналоговые возможности включают:

• 2 16-разрядных АЦП с 23 каналами;
• 2 3-канальных ЦАП;
• 1 2-канальный 12-разрядный ЦАП;
• 4 высокоскоростных компаратора.

Коммуникационные интерфейсы: двойной гигабитный Ethernet с DMA, USB 2.0 (host/device/OTG), CAN 2.0 и CAN FD, I³C, I²C, SPI, SCI, а также 8-битный последовательный интерфейс. Повышенный уровень защищенности обеспечивается криптографическим движком RSIP-E50D, механизмом FSBL с неизменяемым хранилищем, функциями DLM, безопасной отладкой и аппаратной защитой от атак типа DPA/SPA.

Программная поддержка и экосистема Renesas

Микрочипы серии RA8 поддерживаются Renesas Flexible Software Package (FSP) — платформой программ, включающей драйверы, BSP, сетевые стеки, библиотеки безопасности и готовые примеры для AI, управления электродвигателями и облачных сервисов. FSP обеспечивает совместимость с популярными ОСРВ — FreeRTOS, Azure RTOS и Zephyr, что значительно упрощает портирование существующих проектов и ускоряет разработку новых решений.

Основные технические характеристики